基于新工科理念的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實(shí)踐

馬巧梅 楊秋翔 何志英

摘 ?要： 以提高程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程中學(xué)生的實(shí)踐能力為目的，將新工科理念融入到教學(xué)和考核環(huán)節(jié)中。教學(xué)模式采取以學(xué)生為中心邊講、邊練、邊學(xué)的方式，加強(qiáng)過程管理，分階段進(jìn)行考核。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中把小班教學(xué)模式遷移到大班課堂中，通過分組討論、學(xué)生講解、生生互評的方式調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過學(xué)生成績對比以及問卷調(diào)查的方式，證明了這些改革措施的有效性。

關(guān)鍵詞： 新工科理念; 程序設(shè)計(jì); 學(xué)生為中心; 分階段考核; 小班教學(xué)模式遷移

中圖分類號：G643 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1006-8228（2020）06-91-04

Abstract： In order to improve the practical ability of students in the basic programming courses， the concept of new engineering is integrated into the process of teaching and assessment. The teaching mode adopts the way of taking students as the center， practicing and learning while explaining， and strengthening process management and carrying out assessment in stages. In the practice process， the small class teaching mode is migrated to the large class， and students' enthusiasm in learning is motivated through group discussion， students' explanation and students' mutual evaluation. The effectiveness of these reform measures is proved through the comparison of students' performance and questionnaire survey.

Key words： new engineering concept; programming; student centered; assessment in stages; migration of small class teaching mode

0 引言

2017年2月，教育部發(fā)布《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》，啟動“新工科研究與實(shí)踐”項(xiàng)目[1]。隨著新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的啟動實(shí)施，圍繞工程教育的改革成為當(dāng)前高等工程教育領(lǐng)域改革的前沿領(lǐng)域[2]。軟件工程專業(yè)是一個對思維創(chuàng)新、實(shí)踐創(chuàng)新要求比較高的專業(yè)，在實(shí)際的軟件設(shè)計(jì)、開發(fā)過程中可能遇到多種多樣的實(shí)際項(xiàng)目，這就需要學(xué)生具有很強(qiáng)的工程創(chuàng)新能力和變化能力[3]。

“新工科”強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心和過程管理。“程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是我校軟件工程專業(yè)學(xué)生入學(xué)后的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，我們圍繞“新工科”理念對該課程進(jìn)行了教學(xué)模式和考核方式的改革。

1 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題

1.1 教學(xué)方式單一

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。對2017級之前的學(xué)生，我們采取的方式是在教室講課，在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。在教室講課是基本采用是傳統(tǒng)的教師講學(xué)生聽的方式。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式最大的弊端就是不能及時檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，提問的方式也只能檢查少數(shù)一些同學(xué)，并不能覆蓋全部學(xué)生。

1.2 實(shí)踐環(huán)節(jié)和理論環(huán)節(jié)不同時進(jìn)行

從教室上完課后，在另外一個時間再上實(shí)驗(yàn)課，有些內(nèi)容學(xué)生已經(jīng)遺忘。而且，上課時的不能及時練習(xí)，在實(shí)驗(yàn)課還需要重復(fù)強(qiáng)調(diào)一些重點(diǎn)內(nèi)容，浪費(fèi)時間。

1.3 考核方式單一

在2017級年之前的學(xué)生，我們采取期末考試（紙質(zhì)的）+機(jī)試，發(fā)現(xiàn)有的同學(xué)卷子答得還可以，但是上機(jī)測試成績不好。部分學(xué)生只記住了一些概念，并沒有落實(shí)到實(shí)際的編程項(xiàng)目中。

在“新工科”理念的驅(qū)動下，課程組在充分分析問題的基礎(chǔ)上，從2018級學(xué)生開始，在課程授課方式與課程考核方式進(jìn)行了改革。

2 改革措施與策略

2.1 加強(qiáng)實(shí)踐能力的培養(yǎng)

為了加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)，從2018級學(xué)生開始，課程改在實(shí)驗(yàn)室授課。授課的方式發(fā)生了根本性變化。在授課的過程中，采取邊講邊演示邊練習(xí)的方式。對于學(xué)生來說，邊聽課邊敲代碼練習(xí)，更容易理解課程內(nèi)容，而且也能及時地鞏固學(xué)習(xí)內(nèi)容。對于教師來說，不再是滿堂灌，可以重點(diǎn)講解知識點(diǎn)，然后布置任務(wù)讓學(xué)生做，在學(xué)生做的過程中發(fā)現(xiàn)問題，對學(xué)生是否領(lǐng)會掌握知識點(diǎn)能夠心中有數(shù)。

2.2 強(qiáng)化過程管理

“新工科”教育的理念是加強(qiáng)過程管理，結(jié)果固然重要，但是不注重過程也很難有好的結(jié)果。程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)是一個循序漸進(jìn)的過程，學(xué)生的各種能力也正是在這些過程中不斷鍛煉形成的。 每一個階段都應(yīng)有相應(yīng)的考核與評價機(jī)制，這既是對當(dāng)前階段的總結(jié)和肯定，也是對下一階段的預(yù)備和激勵。通過階段考試可以及時地發(fā)現(xiàn)問題，查缺補(bǔ)漏。我們從2018級學(xué)生開始，課程考核不再是期末一次考試，而是分階段考試。一學(xué)期設(shè)置四次考試，每次考試設(shè)計(jì)相應(yīng)的比例，綜合四次考試的結(jié)果再加少量的平時成績就得出最后的成績。這樣能督促學(xué)生注重平時練習(xí)，也避免了期末考試一次定結(jié)果的情況。

2.3 考核方式改為上機(jī)考試

為了避免學(xué)生重理論而輕實(shí)踐，從2018級學(xué)生開始，考核方式全部采取了上機(jī)考試。考試系統(tǒng)里有大量的練習(xí)題供學(xué)生平時練習(xí)模擬。考試題型包括選擇題、程序填空、程序設(shè)計(jì)三類題型，每次考試交卷時就自動顯示出分?jǐn)?shù)，程序填空和程序設(shè)計(jì)題都在C語言編譯環(huán)境下調(diào)試運(yùn)行。這樣的考試過程不僅考核了學(xué)生的理論知識，更重要的是考核了學(xué)生的實(shí)際編程調(diào)試能力。

2.4 小班教學(xué)模式的遷移

“新工科”理念強(qiáng)調(diào)學(xué)生為中心、個性評估為動力、強(qiáng)調(diào)能力達(dá)成獲得方法的多樣性。已有的小班教學(xué)模式的教學(xué)改革成功案例非常多，小班授課主要以師生之間的互動來得到課堂教學(xué)的目的，其中強(qiáng)調(diào)的是師生間的互動，師生共同參與、共同討論、共同完成課堂教學(xué)任務(wù)[4-5]。目前我們所帶班級基本上是100人左右，屬于大班教學(xué)。為了調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，對2019級學(xué)生選取了一個大班作為試點(diǎn)，將小班教學(xué)模式遷移應(yīng)用到大班教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)了小班教學(xué)模式在大班教學(xué)中的應(yīng)用。

⑴ 實(shí)驗(yàn)課分組匯報(bào)

記憶、理解、應(yīng)用屬于淺層學(xué)習(xí)，分析、評價、創(chuàng)造屬于深層學(xué)習(xí)。深層學(xué)習(xí)是一種探究式的過程，布置一個任務(wù)可以激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)積極性。選擇一個大班進(jìn)行分組方式的探討，采取四人一組進(jìn)行分組，布置實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在上課時進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果匯報(bào)。在小組內(nèi)有分工，不同的學(xué)生分別負(fù)責(zé)講解、PPT制作、代碼設(shè)計(jì)調(diào)試，目的是互相協(xié)作交流，共同成長。匯報(bào)的時候以組為單位匯報(bào)，就能夠使這項(xiàng)活動覆蓋所有同學(xué)，克服了單獨(dú)提問不能覆蓋全部同學(xué)的弊端。

⑵ 角色互換，鍛煉分析問題的能力

在小組匯報(bào)的過程中，采取其他組的學(xué)生給匯報(bào)小組打分的方式。學(xué)生之間互評的過程是一個觀摩、反思、激勵的過程，可以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性。同時也可以與自己小組的成果進(jìn)行比較和分析，得到更優(yōu)更好的設(shè)計(jì)思路。

3 改革結(jié)果評估

經(jīng)過兩年的改革，2018級和2019級的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)取得了較為滿意的結(jié)果。下面給出2017級、2018級、2019級每個年級中一個大班的數(shù)據(jù)分析列表。

3.1 成績分析比較

⑴ 2017級學(xué)生成績分析

平時成績考核參考了課程授課作業(yè)、課堂提問、出勤記錄表。期末考試比例占70%。各考核環(huán)節(jié)權(quán)重Mk分配及支撐材料如表1所示。

對兩個班成績分析結(jié)果如表2所示。

根據(jù)表1和表2中的值，將Mk與Sk加權(quán)平均，得到總的課程目標(biāo)達(dá)成度：

⑵ 2018級學(xué)生成績分析

為了更好地體現(xiàn)階段考核的重要性，在2018級評分標(biāo)準(zhǔn)減少了平時成績比例，平時成績主要參考作業(yè)成績。期末成績由四次考試得出（分別占比10%、20%、30%、40%）。

各考核環(huán)節(jié)權(quán)重Mk分配及支撐材料如表3所示。對兩個班成績分析結(jié)果如表4所示。

根據(jù)表3和表4中的值，將Mk與Sk加權(quán)平均，得到總的課程目標(biāo)達(dá)成度：

⑶ 2019級學(xué)生成績分析

針對試點(diǎn)的一個大班的學(xué)生成績加入了小班遷移模式過程中實(shí)驗(yàn)匯報(bào)的成績，平時成績包括了作業(yè)成績和實(shí)驗(yàn)匯報(bào)成績。期末成績由四次考試得出（分別占比10%、20%、30%、40%）。

各考核環(huán)節(jié)權(quán)重Mk分配及支撐材料如表5所示。對兩個班成績分析結(jié)果如表6所示。

根據(jù)表5和表6中的值，將Mk與Sk加權(quán)平均，得到總的課程目標(biāo)達(dá)成度：

從上面的分析可以看出，2018級和2019級學(xué)生成績高于2017級。

因?yàn)樵?019級學(xué)生的教學(xué)中加入了小班教學(xué)模式在大班教學(xué)中的應(yīng)用，為了對比加入小班模式到大班教學(xué)中的效果，第三次考試和第四次考試，2018級和2019級采用的同樣的題庫，對比結(jié)果如表7所示。

從表7中可以看出2019級的同學(xué)考試結(jié)果高于2018級同學(xué)。分析原因，這兩屆的同學(xué)考試比例和授課方式基本相同，不同的地方就是在2019級同學(xué)中加入了小班教學(xué)模式的借鑒，利用分組匯報(bào)的模式加入大班課堂中，可以看到，這種模式確實(shí)使得考試成績得到了提高。

3.2 學(xué)生對小班教學(xué)模式遷移方式滿意度調(diào)查

針對2019級開展小班教學(xué)模式在大班教學(xué)中的學(xué)生開展問卷調(diào)查，調(diào)查問卷包括以下三個問題：

⑴ 分組進(jìn)行課后學(xué)習(xí)的討論方式你覺得對你的學(xué)習(xí)有幫助嗎？

⑵ 通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果講解，你覺得對你的分析問題能力和解決問題的能力有幫助嗎？

⑶ 通過給其他小組的同學(xué)實(shí)驗(yàn)匯報(bào)觀摩打分，你覺得對你的編程能力有提高嗎？

問卷結(jié)果如圖1所示（縱坐標(biāo)表示人數(shù)）。

從圖1可以看出，大多數(shù)同學(xué)對小班模式在大班課堂中的應(yīng)用是肯定態(tài)度，認(rèn)為分組討論匯報(bào)和互評的模式提高了分析問題和解決問題的能力。

4 結(jié)論

對于軟件工程的學(xué)生，實(shí)踐能力的培養(yǎng)是重中之重。本文針對程序設(shè)計(jì)課程的具體特點(diǎn)，引入“新工科”理念，加強(qiáng)過程管理，并采用小班教學(xué)模式結(jié)合大班上課特點(diǎn)進(jìn)行了改革。通過2017級、2018級、2019級同學(xué)的考試成績看出，本文提出的改進(jìn)措施起到了明顯的作用。這些措施還可以結(jié)合其他課程具體情況進(jìn)行推廣，使學(xué)生的在理論學(xué)習(xí)的同時實(shí)踐能力也得到提升。

參考文獻(xiàn)（References）：

[1] 鐘登華.新工科建設(shè)的內(nèi)涵與行動[J].高等工程教育研究，2017.3：1-6

[2] 蔣宗禮.新工科建設(shè)背景下的計(jì)算機(jī)類專業(yè)改革[J].中國大學(xué)教學(xué)，2017.8：34-39

[3] 唐四薪，鄭光勇.程序設(shè)計(jì)課程體系的維度與層次劃分及其教學(xué)實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)教育，2019.11：161-164

[4] 焦萬麗，何靜，張愛娟，李成峰.以“小班授課”為載體的混合式教學(xué)改革實(shí)踐[J].山東化工，2018.47（4）：138-140

[5] 孫光林，劉瀚，李永永.基于小班模式的案例教學(xué)法探究[J].黑龍江科學(xué)，2019.10（23）：32-33